房 睿

（新疆维吾尔自治区水文局,新疆 乌鲁木齐 830000）

0 引言

达坂城区第二污水处理厂位于乌鲁木齐市达坂城区,污水主要来源为达坂城区的居民生活用水以及少量工业废水,一期（2020年）设计规模为5000 m3/d,二期（2025年）设计规模为5000 m3/d,总处理水量为10000 m3/d。达坂城区第二污水处理厂主体工艺采用“Carrousel 2000氧化沟+深度处理”工艺,出水采用次氯酸钠进行消毒,出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A标准。污水处理达标后夏季用于城区林木的灌溉,冬季尾水储存在该污水处理厂北侧的蓄水库。

1 启动调试期间水质、水量

1.1 进厂水量分析

（1）进水量日变化

待污水处理厂进水稳定后,观察记录连续五日日进水变化情况见表1。

表1 氧化沟进水日变化情况

由表1数据可知,氧化沟每日进水频率为8~9 次,平均进水量为182.9 m3,日均进水量为1536.6 m3,占比设计水量的30.7%,白天（9∶00~21∶00）进水次数与每次进水量比夜间（21∶00~次日9∶00）多。

（2）启动调试期间进水量变化情况

启动调试期间［1］（2020年5月~6月）日进水量变化情况见图1。

图1 启动调试期间日进水量变化

从启动调试期间日进水量变化数据观察,可知：启动调试期间该污水处理厂进水量波动较大,其中5月1日进水量最低,仅有1209 m3；6月29日最高,达到2095 m3,为最低水量的1.73 倍；5月~6月平均日进水量为1520.77 m3。

1.2 进厂水质变化

（1）水质日变化① 化学耗氧量

待进水稳定后,该污水处理厂连续五日进水化学耗氧量浓度变化见图2。该污水处理厂进水化学耗氧量浓度在127 mg/L~753 mg/L区间,平均值为368.22 mg/L,较高于设计值350 mg/L,但进水化学耗氧量浓度波动比较大,进水化学耗氧量最大值为最小值的6 倍之多。

图2 五日进水化学耗氧量变化情况

② 总磷

待进水稳定后,该污水处理厂连续五日进水总磷浓度变化情况见图3。

图3 五日进水总磷变化情况

该污水处理厂总磷进水浓度在3.46 mg/L~8.29 mg/L区间,均高于设计值2.5 mg/L,平均浓度为4.85 mg/L,为设计值的1.94倍之多,除5 月11 日0 点和2点外,其余均在平均值范围波动［2］。

③ 总氮、氨氮

待进水浓度稳定后［3］,该污水处理厂连续五日总氮、氨氮进水浓度变化情况见图4。

图4 五日进水总氮、氨氮变化情况

该污水处理厂总氮进水浓度在39.58 mg/L~73.03 mg/L区间,平均浓度为52.03 mg/L,氨氮浓度在32.02 mg/L~61.12 mg/L区间,平均浓度为43.11 mg/L。由图4 可知其进水总氮、氨氮浓度波动范围较大,总氮进水浓度［4］略低于设计值55 mg/L,但其氨氮平均浓度高于设计值32 mg/L。

通过对污水处理厂稳定进水后各污染物浓度［5］的分析,由于有少量工业废水的掺入,所有进水浓度最大值均超过设计值,进水化学耗氧量、氨氮、总磷平均浓度均高于设计值。同时进水化学耗氧量、总氮、氨氮浓度波动较大,可能会给改良Carrousel氧化沟［6］的稳定运行造成影响。

①进水化学耗氧量浓度变化情况

该污水处理厂启动调试期间进水化学耗氧量浓度的变化情况见图5。

由图5可知,进水的日均化学耗氧量浓度在211.33 mg/L~532.33 mg/L之间,无较大波动,平均浓度为371.53 mg/L,但这期间进水化学耗氧量大部分都超过350 mg/L,只有22 天化学耗氧量含量低于35.0 mg/L。

图5 启动调试期间进水化学耗氧量变化

② 进水总磷浓度变化情况

该污水处理厂启动调试期间进水总磷浓度的变化情况见图6。

图6 启动调试期间进水总磷变化

启动调试期间进水总磷浓度在3.42 mg/L~7.95 mg/L区间,均高于设计值2.5 mg/L,平均为5.10 mg/L,为设计值的2.04 倍。其中6 月的进水总磷浓度明显高于5 月。

③ 总氮、氨氮

该污水处理厂启动调试期间进水总氮、氨氮浓度的变化情况见图7。

图7 启动调试期间进水总磷变化

该污水处理厂启动调试期间进水总氮浓度在42.34 mg/L~67.24 mg/L区间,平均浓度为54.69 mg/L,氨氮浓度在29.12 mg/L~59.44 mg/L区间,平均浓度为44.59 mg/L。由图7可知除5 月30 日与31 日外氨氮浓度均高于设计值。

古代对于过一段时间的意思有各种不同的表述方法，如“顷之”、“居顷之”、“良久”等。英译文本中对此也采取了不同的表达：“平旦”译为“When dawn came”；“居久之”译为“after some time”；“顷之”译为“following this”；“居无何”译为“shortly after this”；“居顷之”译为“sometime after”；“良久”译为“after some time”。

2 污泥的培养

达坂城区第二污水处理厂于2019年12月完成修建,通过单机试车、调试负荷联动,检查曝气系统、推流搅拌系统和污泥回流系统等,确保无渗漏后于2020年4月底开始进行污泥培养。接种、驯化活性污泥环节是污水处理厂的重中之重,通过将良好生长的污泥接种到生物氧化池内［7］,培养出能适应新环境水质、水温等适应性强的微生物,以此达到降解污水中有机污染物的目的。

2.1 污泥培养结果分析

达坂城区第二污水处理厂启动期间氧化沟内污泥浓度增长情况见图8。

图8 氧化沟内活性污泥增长情况

从图8氧化沟内活性污泥增长情况可以看出：从污泥接种曝气到后期注水,再到污泥浓度升高到1500 mg/L过程中,除第13 天外,由于氧化沟到二沉池的管道发生淤积堵塞［8］,进行疏通工作使污泥浓度下降外,其余过程中污泥浓度均呈现显著的上升态势,在第30 天浓度达到了最高值2678.9 mg/L。运行期间每日取好氧段的污泥进行监测,在第1 天~第10 天时通过观察发现许多污泥分散絮凝体出现在上清液中,说明污泥负荷增加了,活性污泥絮凝体体积和数量均在减少,且胶团的颜色深重,边缘模糊不清,外部形状欠均匀,且存在少数漫游虫和钟虫。在对活性污泥培养一定周期后,随着活性污泥絮凝体体积的变大,呈现出松散、欠紧密的状态,老龄化污泥的比例在增加,随后,漫游虫、累枝虫、钟虫数量也逐步增加［9］。从培养周期的第25 天起,胶团颜色正常化,沉降和吸附性能均得到改善［10］,絮凝体边缘明显清晰化,上清液也变得清澈透亮,微生物的数量变多,种类变得丰富,出现了极少数的楯纤虫、轮虫、根足虫、鞭毛虫等主要指标性微生物。运行后期结果表明：驯化污泥工作已基本完成,可以进行下一阶段的调试工作,体现出活性污泥性能和成熟度较高,菌胶体稳定性好,且颜色较浅,主要微生物指标均正常出现,微生物的代谢变得活跃,上清液清澈透亮。

2.2 运行参数调试

在完成培养污泥后,按照设计运行模式进入调试阶段,调试初期前6 天进出水浓度的处理效果,数据结果见表2。

表2 调试初期前6天进出水浓度 单位：mg/L

污水处理厂每日处理水量在1500 m3左右,属于低负荷运行［11］,出水化学耗氧量浓度在15.13 mg/L~30.12 mg/L区间,去除率达为91.9%~95.6%,能稳定达标排放；出水氨氮浓度在3.50 mg/L~6.61 mg/L区间,去除率在87.2%~92.1%；但出水总磷、总氮浓度平均值为1.82 mg/L、35.48 mg/L,未能达到出水一级A排放标准,其平均去除率为60.63%和34.48%。

针对氧化沟系统总磷、总氮去除效果不佳的情况,对其相关影响因素进行剖析：

（1）污泥龄（SRT）

污水处理厂在运行过程中一般将SRT控制在15 d~20 d之间,该污水处理厂在前期培养污泥过程中,污泥浓度未达到设计浓度3500 mg/L,由于长期未排泥,使得污泥龄增高。生物除磷需要通过排泥方可实现［12］,长期未排泥是造成总磷去除率不高的主要原因,应逐步加强排泥力度。

（2）MLSS/MLVSS

在氧化沟处理工艺中,污泥浓度应控制在较低水平范围,否则容易出现污泥龄老化现象［13］,进而影响出水水质状况。达坂城区第二污水处理厂氧化沟系统中MLSS在3100 mg/L左右,而MLVSS仅有1200 mg/L左右,系统中MLSS/MLVSS仅为0.4,而通常生活污水MLSS/MLVSS的值应该控制在0.75区间,说明改良Carrousel氧化沟的活性污泥中生物量较少,污泥发生老化。

（3）污泥沉降比（SV30）

对氧化沟中好氧段进行采样分析,计算沉降比［14］,发现污泥沉降性能较差,沉淀30 min后,液面有少量棕色污泥颗粒,上清液中也有少量污泥颗粒,量筒壁上有少量气泡附着。多次测量其SV30 都在50%以上,根据测定结果判定其可能发生污泥膨胀老化。

通过对以上氧化沟系统的排泥状况、污泥年龄、MLSS/MLVSS和污泥沉降过程进行观察与分析,表明该污水系统的活性污泥已发生老化和膨胀［15］。污泥老化会引起菌胶团中微生物的数量骤减,活性大幅度下降,从而影响系统的脱氮除磷效果。

根据氧化沟系统的进水水质和出水水质以及相关参数的分析,结合污水处理厂的实际情况,从以下两个方面进行调整：第一、针对长期未正常排泥导致泥龄过长,污泥发生老化问题,通过调整系统污泥龄（SRT）改善系统的污泥性能；第二、针对总氮去除效果不佳的情况,将碳源投加时间由每8 h投加一次调整为氧化沟每次进水后投加,总量保持150 kg/d不变,调整曝气模式,研究适合该系统的曝气模式。通过对各设备的运行状况进行比较,最终确定污水处理系统的最佳运行参数组合。

3 结论

研究结果表明：结合氧化沟系统的运行情况对SRT、曝气模式进行调试,调试结果表明：当SRT=16 d时,系统对总磷、总氮的去除效果最佳,对化学耗氧量、氨氮的去除效果与SRT=20 d时无较大差异；选用“氧化沟进水开始曝气,停止进水则停止曝气”的曝气模式在系统稳定性以及污染物去除效果方面优于连续曝气与“曝气2 h+停曝2 h”的曝气模式,在试运行期间,虽然进水量较少,仅有设计值的30%左右,且进水总磷、氨氮远高于设计值,但出水总磷、总氮、氨氮、化学耗氧量平均浓度分别为0.12 mg/L、5.97 mg/L、0.48 mg/L、10.67 mg/L,平均去除率分别为97.75%、89.64%、98.93%、96.40%,表明该改良Carrousel氧化沟工艺的脱氮除磷及有机物的去除效果非常好。